JP2011134641A

JP2011134641A - 電池

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Publication number: JP2011134641A
Application number: JP2009294134A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kusama; 和幸草間; Tomohiro Matsuura; 智浩松浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-25
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Abstract

【課題】電極板と集電部との間の電気抵抗を小さくできる電池を提供する。
【解決手段】電池１は、円筒形状の軸芯４５と、第１電極板１０、第２電極板２０、及びセパレータ３０を軸芯４５の外周に捲回してなる捲回電極体４０とを備える。捲回電極体４０は、第１電極板１０の第１活物質未塗工部１３が捲回されてなる第１捲回部４４、第２電極板２０の第２活物質未塗工部２３が捲回されてなる第２捲回部４６、及び、第１捲回部４４と第２捲回部４６との間に位置し、第１電極板１０と第２電極板２０とセパレータ３０とが捲回されてなる発電部４２を有する。軸芯４５は、金属製の集電部４５ｂであって、第１捲回部４４または第２捲回部４６と接合する集電接合部４５ｄを含む集電部４５ｂを有する。第１捲回部４４または第２捲回部４６のうち集電接合部４５ｄに対し軸芯の径方向外側に位置する部位４４ｂを重ね合わせて、集電接合部４５ｄに溶接している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池に関する。

近年、エネルギー密度の高い電池として、捲回電極体を有する電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３４０９５号公報

特許文献１の電池は、軸線方向に延びる軸孔を有する円筒形状の軸芯（捲芯）と、正極板、負極板、及びセパレータを軸芯の外周に捲回してなる捲回電極体（電極捲回群）とを有する。この電池では、捲回電極体の正極板が、リード片を通じて、正極集電板に電気的に接続している。同様に、捲回電極体の負極板も、リード片を通じて、負極集電板に電気的に接続している。

しかしながら、捲回電極体の電極板（正極板または負極板）を、リード片を通じて、集電部（正極集電板または負極集電板）に電気的に接続する集電構造では、電極板と集電部との間の電気抵抗が大きくなる。このため、電極板と集電部との間の電気抵抗を小さくできる集電構造が求められていた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電極板と集電部との間の電気抵抗を小さくできる電池を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、軸線方向に延びる軸孔を有する円筒形状の軸芯と、第１電極板、第２電極板、及びセパレータを上記軸芯の外周に捲回してなる捲回電極体であって、上記軸線方向について上記捲回電極体の先端部をなし、上記第１電極板の第１活物質未塗工部が捲回されてなる第１捲回部、上記軸線方向について上記捲回電極体の後端部をなし、上記第２電極板の第２活物質未塗工部が捲回されてなる第２捲回部、及び、上記軸線方向について上記第１捲回部と上記第２捲回部との間に位置し、上記第１電極板と上記第２電極板と上記セパレータとが捲回されてなる発電部、を有する捲回電極体と、を備える電池であって、上記軸芯は、金属製の集電部であって、上記第１捲回部または上記第２捲回部と接合する集電接合部を含む集電部を有し、上記第１捲回部または上記第２捲回部のうち上記集電接合部に対し上記軸芯の径方向外側に位置する部位を重ね合わせて、上記集電接合部に溶接してなる電池である。

上述の電池では、軸芯が、金属製の集電部であって、第１捲回部または第２捲回部と接合する集電接合部を含む集電部を有している。そして、第１捲回部または第２捲回部のうち集電接合部に対し軸芯の径方向外側に位置する部位を重ね合わせて、集電接合部に溶接している。換言すれば、第１捲回部または第２捲回部のうち、集電接合部に対し軸芯の径方向外側に位置する部位が、重なり合った状態で集電接合部に溶接されている。
このように、リードを介在させることなく、第１電極板または第２電極板（詳細には、第１捲回部または第２捲回部）を直接、集電部に溶接することで、電極板（第１電極板または第２電極板）と集電部との間の電気抵抗を小さくすることができる。

しかも、上述の電池では、第１捲回部または第２捲回部のうち集電接合部に対し軸芯の径方向外側に位置する部位（集電接合部に溶接する部位）を重ね合わせているので、電極板（第１電極板または第２電極板）と集電部との間の集電経路を短くでき、且つ、集電経路を増大（第１捲回部または第２捲回部の捲回数にまで増大）させることができる。これにより、電極板（第１電極板または第２電極板）と集電部との間の電気抵抗をより一層小さくすることができる。

また、上述の電池では、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）に比べて、電極板（第１電極板または第２電極板）と集電部との間の電気的接続にリードを使用しない分、部品点数を削減できる。さらに、上述の電池では、軸芯が集電部を含んでいる（集電部を軸芯の一部または全部としている）ので、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）のように、軸芯と集電部（集電板）とを別部品とする場合に比べて、部品点数を削減できる。

なお、第１電極板の第１活物質未塗工部とは、第１活物質（例えば、ニッケル酸リチウム）を含む第１合材層を有することなく、第１電極板を構成する第１集電箔（例えば、アルミニウム箔）のみからなる部位をいう。また、第２電極板の第２活物質未塗工部とは、第２活物質（例えば、黒鉛）を含む第２合材層を有することなく、第２電極板を構成する第２集電箔（例えば、銅箔）のみからなる部位をいう。

さらに、上記の電池であって、前記集電接合部は、平坦形状である電池とすると良い。

上述の電池では、集電接合部が平坦形状である。このため、第１捲回部または上記第２捲回部のうち集電接合部に対し軸芯の径方向外側に位置する部位（以下、捲回溶接部ともいう）を重ね合わせて集電接合部に溶接する際、両者（捲回溶接部と集電接合部）を適切に溶接（接合）することができる。具体的には、例えば、超音波溶接や抵抗溶接等により、捲回溶接部を集電接合部に溶接する際、円弧状の集電接合部と捲回溶接部とを圧接する場合よりも、平坦形状の集電接合部と捲回溶接部とを圧接する場合のほうが、両者を適切に（十分に）圧接できるので、両者を適切に（十分に）溶接することができる。

さらに、上記いずれかの電池であって、前記捲回電極体を収容する有底筒状のケース本体と、上記ケース本体の開口を塞ぐ蓋部材であって、上記捲回電極体が捲回されてなる前記軸芯のうち上記捲回電極体から軸線方向先端側に突出する突出部が挿入される挿入孔を有する蓋部材と、上記突出部の先端側開口を閉塞する安全弁であって、上記電池の内圧が所定の開弁圧に達した場合に開弁して、上記電池内において上記軸芯の前記軸孔内に導入されたガスを、上記軸孔を通じて当該安全弁から電池外部に排出する安全弁と、を備え、上記軸芯の上記突出部は、上記蓋部材よりも上記軸線方向後端側の位置で当該突出部をなす壁部を貫通する貫通孔、または、自身の先端から上記蓋部材よりも上記軸線方向後端側の位置まで当該突出部をなす壁部を切り欠いた切り欠き部を有する電池とすると良い。

上述の電池では、軸芯の突出部（軸芯のうち捲回電極体から軸線方向先端側に突出する部位）の先端側開口（軸線方向先端側の開口）を閉塞する安全弁を備えている。この安全弁は、電池の内圧が所定の開弁圧に達した場合に開弁して、電池内において軸芯の軸孔内に導入されたガスを、軸芯の軸孔を通じて当該安全弁から電池外部に排出する。

ところで、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）では、電池の内圧が所定値（開弁圧）に達した場合に開弁（開裂）して、電池内のガスを外部に排出する安全弁を備えている。詳細には、特許文献１の電池では、捲回電極体の下端側（軸線方向後端側）から捲回電極体の外部に放出されたガスを、軸芯の下端側（軸線方向後端側）から軸芯の軸孔（中空部）内に導入して、軸芯の軸孔を通じて、開弁した安全弁から電池外部に排出する。

しかしながら、このような構造の電池では、捲回電極体の上端側（軸線方向先端側）から捲回電極体外部に放出されたガスを、軸芯の軸孔（中空部）内に導入することができず、開弁した安全弁から電池外部に排出することができなかった。このため、安全弁を開弁させた後も、電池内のうち捲回電極体の上端側（軸線方向先端側）の空間内の圧力を低下させることができず、過昇圧となる虞があった。

これに対し、上述の電池では、軸芯の突出部（軸芯のうち捲回電極体から軸線方向先端側に突出する部位）が、蓋部材よりも軸線方向後端側（捲回電極体側）の位置で当該突出部をなす壁部を貫通する貫通孔を有している。または、軸芯の突出部が、自身の先端（軸線方向先端）から蓋部材よりも軸線方向後端側（捲回電極体側）の位置まで当該突出部をなす壁部を切り欠いた切り欠き部を有している。これにより、捲回電極体の軸線方向先端側から捲回電極体外部に放出されたガスを、上記貫通孔または切り欠き部を通じて、軸芯の軸孔内に導入することができる。これにより、捲回電極体の軸線方向先端側から捲回電極体外部に放出されたガスを、軸芯の軸孔を通じて、開弁した安全弁から電池外部に適切に排出することができる。

実施例１にかかる電池の縦断面図である。実施例１にかかる軸芯の斜視図である。実施例１にかかる軸芯の縦断面図である。図１のＢ部拡大図である。軸芯に捲回された捲回電極体の横断面図である。実施例１の電池における開弁時のガス排出の様子を示す図である。実施例１にかかる第１電極板を示す図である。実施例１にかかる第２電極板を示す図である。実施例１にかかる捲回工程を説明する図である。軸芯に捲回した捲回電極体の縦断面図である。実施例１にかかる第１溶接工程を説明する図である。実施例１にかかる収容工程を説明する図である。実施例１にかかる第２溶接工程を説明する図である。実施例２にかかる電池の縦断面図である。実施例２にかかる軸芯の斜視図である。実施例２の電池における開弁時のガス排出の様子を示す図である。

（実施例１）
図１は、実施例１にかかる電池１の縦断面図（軸線ＡＸに沿って切断した断面図）である。本実施例１の電池１は、円筒形状の電池である（図１参照）。この電池１は、捲回電極体４０と、この捲回電極体４０を収容する電池ケース６０とを有する。このうち、捲回電極体４０は、第１電極板１０（正極板）と第２電極板２０（負極板）とセパレータ３０とが、軸芯４５の外周に捲回された円筒形状の捲回電極体である。

なお、捲回電極体４０は、捲回数５０の捲回電極体（第１電極板１０、第２電極板２０、及びセパレータ３０を積層した積層体を、軸芯４５の周りに５０回巻いた捲回電極体）であるが、図１等では、捲回電極体４０の巻数を簡略化（５回巻に簡略化）している。また、捲回電極体４０の外周面と電池ケース６０（ケース本体６１）の内周面との間には、電気絶縁性樹脂からなる絶縁シート６８が配置されている。

軸芯４５は、図２及び図３に示すように、軸線方向（軸線ＡＸが延びる方向、図２及び図３において上下方向）に延びる軸孔４５ｊを有する円筒形状をなしている。この軸芯４５は、金属（例えば、アルミニウム）からなる円筒形状の集電部４５ｂと、樹脂（例えば、ポリプロピレン）からなる円筒形状の樹脂部４５ｆとを有している。詳細には、集電部４５ｂの軸線方向後端部４５ｃを、樹脂部４５ｆの軸線方向先端部４５ｇの内側に圧入することで、集電部４５ｂと樹脂部４５ｆとを一体にして、軸芯４５を構成している（図３参照）。なお、軸芯４５のうち、捲回電極体４０から軸線方向先端側（図１において上側）に突出する部位を突出部４５ｔとする。本実施例１では、突出部４５は、集電部４５ｂにより構成される（図１〜図３参照）。

第１電極板１０は、図７に示すように、第１集電箔１１が延びる長手方向（図７において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、第１集電箔１１及び第１合材層１２を有する第１活物質塗工部１４と、この第１活物質塗工部１４と隣り合って長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、第１合材層１２を有することなく、第１集電箔１１のみからなる第１活物質未塗工部１３とを有している。

なお、第１集電箔１１としては、例えば、アルミニウム箔を用いることができる。また、第１合材層１２は、第１活物質やバインダなどにより構成されている。第１活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウムを用いることができる。

第２電極板２０は、図８に示すように、第２集電箔２１が延びる長手方向（図８において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、第２集電箔２１及び第２合材層２２を有する第２活物質塗工部２４と、この第２活物質塗工部２４と隣り合って長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、第２合材層２２を有することなく、第２集電箔２１のみからなる第２活物質未塗工部２３とを有している。

なお、第２集電箔２１としては、例えば、銅箔を用いることができる。また、第２合材層２２は、第２活物質やバインダなどにより構成されている。第２活物質としては、例えば、天然黒鉛を用いることができる。

また、軸線方向（軸線ＡＸが延びる方向、図１において上下方向）について捲回電極体４０の先端部（図１において上端部）をなし、第１電極板１０の第１活物質未塗工部１３のみが捲回されている部位を、第１捲回部４４とする。また、軸線方向について捲回電極体４０の後端部（図１において下端部）をなし、第２電極板２０の第２活物質未塗工部２３のみが捲回されている部位を、第２捲回部４６とする。また、第１捲回部４４と第２捲回部４６との間に位置し、第１電極板１０（第１活物質塗工部１４）と第２電極板２０（第２活物質塗工部２４）とセパレータ３０とが捲回されてなる部位を、発電部４２とする。

電池ケース６０は、円筒型の電池ケースであり、有底円筒状をなす金属製のケース本体６１と、円板状をなす金属製の蓋部材６２とを有する（図１参照）。蓋部材６２は、ケース本体６１の開口６１ｊを塞ぐように配置され、開口６１ｊを構成する開口部６１ｈの加締めによって、ケース本体６１に固定されている。なお、蓋部材６２と開口部６１ｈとの間には、電気絶縁性樹脂からなる円環状のガスケット６９が配置されている。これにより、ケース本体６１と蓋部材６２との間を電気的に絶縁しつつ、捲回電極体４０を収容したケース本体６１と蓋部材６２とが一体とされて、電池ケース６０をなしている。

蓋部材６２は、軸芯４５の突出部４５ｔが挿入される円筒形状の挿入孔６２ｂを有する（図１参照）。本実施例１の電池１では、蓋部材６２の挿入孔６２ｂに挿入された軸芯４５の突出部４５ｔ（集電部４５ｂの一部）が、蓋部材６２と溶接されている。このように、軸芯４５の突出部４５ｔと蓋部材６２とを溶接して、両者を電気的に接続しているので、軸芯４５の集電部４５ｂと蓋部材６２との間の電気抵抗を小さくすることができる。なお、図１では、蓋部材６２と軸芯４５の突出部４５ｔとが溶接されている部位を、溶接部Ｗ（図１において黒く塗りつぶされている部位）としている。

なお、後述するように、軸芯４５の集電部４５ｂ（集電接合部４５ｄ）には、第１捲回部４４（第１電極板１０）が溶接され、両者が電気的に接続している。従って、本実施例１の電池１では、蓋部材６２（安全弁６３を含む）が、軸芯４５の集電部４５ｂを通じて第１捲回部４４（第１電極板１０）と電気的に接続されて、第１外部端子（正極外部端子）となる。

また、第２捲回部４６（第２活物質未塗工部２３）は、その端面４６ｂにおいて、略円板状をなす金属製の第２集電部材７２に溶接されている（図１参照）。さらに、第２集電部材７２は、ケース本体６１の底部６１ｂに溶接されている。これにより、本実施例１の電池１では、ケース本体６１の底部６１ｂが、第２集電部材７２を通じて第２捲回部４６（第２電極板２０）と電気的に接続されて、第２外部端子（負極外部端子）となる。

また、蓋部材６２の外面中央には、軸線方向後端側に窪んだ円形の凹部６２ｃが形成されている（図１参照）。この凹部６２ｃの表面には、略円板状の安全弁６３が溶接されている。この安全弁６３により、軸芯４５（突出部４５ｔ）の先端側開口４５ｋが閉塞される。この安全弁６３は、電池１の内圧（電池ケース６０の内圧）が上昇して所定の開弁圧に達した場合に、自身が開裂することで開弁するように形成されている。安全弁６３が開弁することにより、電池１内（電池ケース６０内）のガスを外部に排出して、電池１の内圧（電池ケース６０の内圧）の過昇圧を防止する。

ここで、本実施例１の電池１について、詳細に説明する。
本実施例１の軸芯４５は、前述のように、金属（アルミニウム）からなる円筒状の集電部４５ｂを有している。この集電部４５ｂは、平坦形状の集電接合部４５ｄを含んでいる（図２及び図３参照）。この集電接合部４５ｄは、例えば、円筒形状の金属パイプの一部（集電接合部４５ｄに対応する部位）をプレス成型により平坦形状に成形したものである。

さらに、図４及び図５に示すように、本実施例１の電池１では、第１捲回部４４の一部を、集電部４５ｂの集電接合部４５ｄに接合している。詳細には、第１捲回部４４のうち、集電接合部４５ｄに対し軸芯４５の径方向外側（図４及び図５において集電接合部４５ｄの左側）に位置する部位（捲回溶接部４４ｂとする）を重ね合わせて、集電接合部４５ｄに溶接（本実施例１では、超音波溶接）している。換言すれば、第１捲回部４４のうち、集電接合部４５ｄに対し軸芯４５の径方向外側に位置する部位が、重なり合った状態で集電接合部４５ｄに溶接されている。なお、図４は、図１のＢ部拡大図である。また、図５は、軸芯４５に捲回された捲回電極体４０の横断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図（図１のＣ−Ｃ切断線の位置で電池１を切断したときの断面図）に相当する。

このように、リード線を介在させることなく、第１電極板１０（詳細には、第１捲回部４４）を直接、集電部４５ｂ（集電接合部４５ｄ）に溶接することで、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の電気抵抗を小さくすることができる。
しかも、本実施例１の電池１では、第１捲回部４４のうち集電接合部４５ｄに対し軸芯４５の径方向外側に位置する部位（捲回溶接部４４ｂ）を重ね合わせているので、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の集電経路を短くでき、且つ、集電経路を増大（第１捲回部４４の捲回数５０にまで増大）させることができる。これにより、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の電気抵抗をより一層小さくすることができる。

なお、図４及び図５では、第１捲回部４４の巻数を簡略化（５回巻に簡略化）しているが、実際には、第１捲回部４４の巻数は５０である。従って、図４及び図５では、４箇所の捲回溶接部４４ｂのみが表されているが、実際には、５０箇所の捲回溶接部４４ｂが存在する。すなわち、本実施例１の電池１では、５０箇所の捲回溶接部４４ｂ（第１捲回部４４のうち集電接合部４５ｄに対し軸芯４５の径方向外側に位置する部位）を重ね合わせて、集電接合部４５ｄに溶接している。換言すれば、５０箇所の捲回溶接部４４ｂが、重なり合った状態で集電接合部４５ｄに溶接されている。

また、本実施例１の電池１では、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）に比べて、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の電気的接続にリード線を使用しない分、部品点数を削減できる。さらに、本実施例１の電池１では、軸芯４５が集電部４５ｂを含んでいる（集電部４５ｂを軸芯４５の一部としている）ので、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）のように、軸芯と集電部（集電板）とを別部品とする場合に比べて、部品点数を削減できる。

さらに、本実施例１の電池１では、前述のように、集電接合部４５ｄが平坦形状である。このため、捲回溶接部４４ｂを重ね合わせて集電接合部４５ｄに溶接する際、両者（捲回溶接部４４ｂと集電接合部４５ｄ）を適切に溶接（接合）することができる。具体的には、後述するように、超音波溶接により、捲回溶接部４４ｂを集電接合部４５ｄに溶接する際、円弧状の集電接合部と捲回溶接部とを圧接する場合よりも、平坦形状の集電接合部４５ｄと捲回溶接部４４ｂとを圧接する場合のほうが、両者を適切に（十分に）圧接できるので、両者を適切に（十分に）溶接することができる。

次に、実施例１の電池１において、電池１内のガスを外部に排出する仕組みについて、詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、本実施例１の軸芯４５では、自身の軸線方向後端部（図２及び図３において下端部）に、自身の軸線方向後端（図２及び図３において下端）から軸線方向先端側（図２及び図３において上側）に延びる形態で、樹脂部４５ｆをなす壁部を切り欠いた切り欠き部４５ｍが２つ形成されている。

これにより、図６の下方に矢印で示すように、捲回電極体４０の発電部４２の軸線方向後端側（図６において下端側）から発電部４２の外部（第２捲回部４６の隙間）に放出されたガスＧを、軸芯４５の切り欠き部４５ｍを通じて、軸芯４５の軸孔４５ｊ内に導入することができる。従って、電池１の内圧（電池ケース６０の内圧）が上昇して安全弁６３が開弁（開裂）したときには、図６に矢印で示すように、捲回電極体４０の発電部４２の軸線方向後端側から発電部４２の外部（第２捲回部４６の隙間）に放出されたガスＧは、軸芯４５の軸孔４５ｊを通じて、開弁した安全弁６３から電池１の外部に排出される。

ところで、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）では、捲回電極体の軸線方向先端側（上端側）から捲回電極体の外部に放出されたガスを、軸芯の軸孔内に導入することができず、開弁した安全弁から電池外部に排出することができなかった。このため、安全弁が開弁した後も、電池内のうち捲回電極体の軸線方向先端側（上端側）の空間内の圧力を低下させることができず、過昇圧となる虞があった。

これに対し、本実施例１の電池１では、図１〜図３に示すように、軸芯４５の突出部４５ｔが、蓋部材６２よりも軸線方向後端側（図１において下側、捲回電極体４０側）の位置（さらに、集電接合部４５ｄよりも軸線方向先端側）で、突出部４５ｔをなす壁部を貫通する貫通孔４５ｈを有している。この貫通孔４５ｈは、突出部４５ｔの周方向に等間隔で４ヶ形成されている。

これにより、本実施例１の電池１では、図６の上方に矢印で示すように、捲回電極体４０の軸線方向先端側（図６において上端側）から捲回電極体４０の外部に放出されたガスＧを、突出部４５ｔの貫通孔４５ｈを通じて、軸芯４５の軸孔４５ｊ内に導入することができる。従って、電池１の内圧（電池ケース６０の内圧）が上昇して安全弁６３が開弁（開裂）したときには、図６に矢印で示すように、捲回電極体４０の軸線方向先端側から捲回電極体４０の外部に放出されたガスＧを、軸芯４５の軸孔４５ｊを通じて、開弁した安全弁６３から電池１の外部に排出することができる。これにより、安全弁６３が開弁したときには、電池１内のうち捲回電極体４０の軸線方向先端側の空間Ｓ１内についても、圧力を低下させることができ、過昇圧となるのを防止することができる。

次に、実施例１にかかる電池１の製造方法について、以下に説明する。
まず、図７に示すように、帯状の第１集電箔１１の表面に第１合材層１２を形成した第１電極板１０を用意する。この第１電極板１０は、第１集電箔１１が延びる長手方向（図７において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、第１集電箔１１及び第１合材層１２を有する第１活物質塗工部１４と、この第１活物質塗工部１４と隣り合って長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、第１合材層１２を有することなく、第１集電箔１１のみからなる第１活物質未塗工部１３とを有している。

さらに、図８に示すように、帯状の第２集電箔２１の表面に第２合材層２２を形成した第２電極板２０を用意する。この第２電極板２０は、第２集電箔２１が延びる長手方向（図８において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、第２集電箔２１及び第２合材層２２を有する第２活物質塗工部２４と、この第２活物質塗工部２４と隣り合って長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、第２合材層２２を有することなく、第２集電箔２１のみからなる第２活物質未塗工部２３とを有している。

次に、積層工程において、第２電極板２０、セパレータ３０、第１電極板１０、及びセパレータ３０を、この順に積層する（図９参照）。具体的には、第１電極板１０の第１活物質未塗工部１３と第２電極板２０の第２活物質未塗工部２３が、幅方向（図９において上下方向）で互いに背向する向きで、第１活物質未塗工部１３がセパレータ３０及び第２電極板２０と重なり合わないように、且つ、第２活物質未塗工部２３がセパレータ３０及び第１電極板１０と重なり合わないように積層する。

次いで、捲回工程に進み、図９に示すように、第２電極板２０、第１電極板１０、及びセパレータ３０を積層した積層体４０Ａを、円筒状の軸芯４５の周りに捲回する。これにより、円筒形状の捲回電極体４０を形成することができる（図１０参照）。なお、本実施例１では、積層体４０Ａを、軸芯４５の周りに５０回捲回した。
その後、第２捲回部４６に第２集電部材７２を溶接した（図１０参照）。具体的には、第２集電部材７２に、第２捲回部４６の端面４６ｂを突き当てた状態で、第２集電部材７２の表面にレーザービームを照射して、第２捲回部４６と第２集電部材７２とをレーザ溶接した。

次に、第１溶接工程に進み、超音波溶接により、捲回溶接部４４ｂを集電接合部４５ｄに溶接した。具体的には、図１１に示すように、アンビル８２を軸芯４５（集電部４５ｂ）の軸孔４５ｊ内に挿入し、アンビル８２の押圧部８２ｂを軸芯４５の集電接合部４５ｄの内面（平坦面）に突き当てる。さらに、超音波ホーン８１の押圧部８１ｂによって、第１捲回部４４の捲回溶接部４４ｂ（集電接合部４５ｄに対し軸芯４５の径方向外側に位置する部位、図５参照）を径方向内側に重ね合わせると共に、重ね合わせた捲回溶接部４４ｂを軸芯４５の集電接合部４５ｄの外面（平坦面）に圧接する。この状態で、超音波ホーン８１の押圧部８１ｂを超音波振動させて、捲回溶接部４４ｂを集電接合部４５ｄに溶接した。

このように、リード線を介在させることなく、第１電極板１０（詳細には、第１捲回部４４）を直接、集電部４５ｂ（集電接合部４５ｄ）に溶接することで、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の電気抵抗を小さくすることができる。
しかも、第１溶接工程では、第１捲回部４４のうち集電接合部４５ｄに対し軸芯４５の径方向外側に位置する部位（捲回溶接部４４ｂ）を重ね合わせているので、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の集電経路を短くでき、且つ、集電経路を増大（第１捲回部４４の捲回数５０にまで増大）させることができる。これにより、第１電極板１０と集電部４５ｂとの間の電気抵抗をより一層小さくすることができる。

また、本実施例１では、集電接合部４５ｄを平坦形状としている。これにより、第１溶接工程において、捲回溶接部４４ｂと集電接合部４５ｄとを適切に溶接（接合）することができる。具体的には、上述のように、超音波ホーン８１とアンビル８２とを用いて、捲回溶接部４４ｂと集電接合部４５ｄとを超音波溶接する際、アンビル８２の押圧部８２ｂと超音波ホーン８１の押圧部８１ｂによって、円弧状の集電接合部と捲回溶接部とを圧接する場合よりも、平坦形状の集電接合部４５ｄと捲回溶接部４４ｂとを圧接する場合のほうが、両者を適切に（十分に）圧接できるので、両者を適切に（十分に）溶接することができる。

次に、収容工程に進み、図１２に示すように、軸芯４５の外周に捲回してなる捲回電極体４０を、軸芯４５と共にケース本体６１の内部に収容する。このとき、第２捲回部４６に溶接されている第２集電部材７２は、ケース本体６１の底部６１ｂに接する。なお、捲回電極体４０をケース本体６１の内部に収容するに先立って、捲回電極体４０の外周に絶縁シート６８を捲回しておく。

その後、第２集電部材７２をケース本体６１の底部６１ｂに溶接する。具体的には、ケース本体６１の底部６１ｂの外表面にレーザービームを照射して、第２集電部材７２とケース本体６１の底部６１ｂとをレーザ溶接した。これにより、ケース本体６１の底部６１ｂが、第２集電部材７２を通じて第２捲回部４６（第２電極板２０）と電気的に接続されて、第２外部端子となる。

次に、図１３に示すように、ケース本体６１の軸線方向先端側（図１３において上側）の一部を、ケース本体６１の全周にわたって径方向内側（軸線ＡＸ２側）に変形させて、環状段部６１ｋを形成する。その後、ケース本体６１の開口部６１ｈの内側に、円環状のガスケット６９を配置する。なお、ガスケット６９は、環状段部６１ｋ上に載置されることで、ケース本体６１に対し位置決めされる。

次いで、配置工程に進み、蓋部材６２の挿入孔６２ｂに軸芯４５の突出部４５ｔを挿入させるようにして、蓋部材６２をケース本体６１の開口６１ｊの内側（詳細には、ガスケット６９の内側）に配置する。なお、蓋部材６２は、ガスケット６９の段差部６９ｂ上に載置されることで、ケース本体６１に対し位置決めされる。

次に、第２溶接工程に進み、蓋部材６２の挿入孔６２ｂに挿入された軸芯４５の突出部４５ｔを、蓋部材６２と溶接する。具体的には、図１３に示すように、蓋部材６２の外側から、突出部４５ｔの全周にわたってレーザービームＬＢを照射して、蓋部材６２と軸芯４５（突出部４５ｔ）とをレーザー溶接する。このように、軸芯４５の突出部４５ｔと蓋部材６２（第１外部端子）とを溶接して、両者を電気的に接続することで、両者の間の電気抵抗を小さくすることができる。なお、軸芯４５（突出部４５ｔ）を蓋部材６２に全周溶接することで、蓋部材６２の挿入孔６２ｂが封止される。

次いで、ケース本体６１の開口６１ｊを構成する開口部６１ｈを加締めて、ガスケット６９と共に蓋部材６２を、ケース本体６１に固定する（図１参照）。これにより、ケース本体６１と蓋部材６２との間をガスケット６９によって電気的に絶縁しつつ、ケース本体６１と蓋部材６２とが一体とされて、電池ケース６０が形成される。その後、軸芯４５の先端側開口４５ｋを通じて、ケース本体６１の内部に電解液を注入する。その後、蓋部材６２の凹部６２ｃの表面に、安全弁６３を全周溶接する。これにより、軸芯４５の先端側開口４５ｋが閉塞され、密閉型の電池１が完成する。

（実施例２）
次に、実施例２にかかる電池１００について説明する。本実施例２の電池１００は、実施例１の電池１と比較して、軸芯の集電部の形状が異なり、その他については実施例１と同様である。従って、ここでは、実施例１と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。

図１４は、実施例２にかかる電池１００の縦断面図（軸線ＡＸに沿って切断した断面図）である。本実施例２の電池１００は、実施例１の軸芯４５に代えて、軸芯１４５を備えている。なお、捲回電極体４０は、捲回数５０の捲回電極体であるが、図１４等では、捲回電極体４０の巻数を簡略化（５回巻に簡略化）している。

軸芯１４５は、図１５に示すように、金属（例えば、アルミニウム）からなる円筒状の集電部１４５ｂと、樹脂（例えば、ポリプロピレン）からなる円筒状の樹脂部４５ｆとを有している。このうち、集電部１４５ｂ（詳細には、突出部１４５ｔ）は、実施例１の集電部４５ｂ（突出部４５ｔ）と異なり、自身の先端（軸線方向先端、図１４及び図１５において上端）から蓋部材６２よりも軸線方向後端側（捲回電極体４０側、図１４において下方）の位置まで突出部１４５ｔをなす壁部を切り欠いた切り欠き部１４５ｈを有している。換言すれば、本実施例２の突出部１４５ｔには、実施例１の貫通孔４５ｈに代えて、切り欠き部１４５ｈが形成されている。なお、切り欠き部１４５ｈは、突出部１４５ｔの径方向に対向する位置に計２つ形成されている。

これにより、本実施例２の電池１００では、図１６の上方に矢印で示すように、捲回電極体４０の軸線方向先端側（図１６において上端側）から捲回電極体４０の外部に放出されたガスＧを、突出部１４５ｔの切り欠き部１４５ｈを通じて、軸芯１４５の軸孔１４５ｊ内に導入することができる。従って、電池１００の内圧（電池ケース６０の内圧）が上昇して安全弁６３が開弁（開裂）したときには、図１６に矢印で示すように、捲回電極体４０の軸線方向先端側から捲回電極体４０の外部に放出されたガスＧを、軸芯１４５の軸孔１４５ｊを通じて、開弁した安全弁６３から電池１００の外部に排出することができる。これにより、安全弁６３が開弁したときには、電池１００内のうち捲回電極体４０の軸線方向先端側の空間Ｓ１内についても、圧力を低下させることができ、過昇圧となるのを防止することができる。

また、図１６の下方に矢印で示すように、捲回電極体４０の発電部４２の軸線方向後端側（図１６において下端側）から発電部４２の外部（第２捲回部４６の隙間）に放出されたガスＧを、軸芯１４５の切り欠き部４５ｍを通じて、軸芯１４５の軸孔１４５ｊ内に導入することができる。従って、電池１００の内圧（電池ケース６０の内圧）が上昇して安全弁６３が開弁（開裂）したときには、図１６に矢印で示すように、捲回電極体４０の発電部４２の軸線方向後端側から発電部４２の外部（第２捲回部４６の隙間）に放出されたガスＧについても、軸芯１４５の軸孔１４５ｊを通じて、開弁した安全弁６３から電池１００の外部に排出することができる。

また、本実施例２の電池１００でも、実施例１の電池１と同様に、第１捲回部４４のうち、集電接合部４５ｄに対し軸芯１４５の径方向外側（図１４において集電接合部４５ｄの左側）に位置する部位（捲回溶接部４４ｂ）を重ね合わせて、集電接合部４５ｄに溶接（本実施例２でも、超音波溶接）している。換言すれば、第１捲回部４４のうち、集電接合部４５ｄに対し軸芯１４５の径方向外側に位置する部位が、重なり合った状態で集電接合部４５ｄに溶接されている。

このように、リード線を介在させることなく、第１電極板１０（詳細には、第１捲回部４４）を直接、集電部１４５ｂ（集電接合部４５ｄ）に溶接することで、第１電極板１０と集電部１４５ｂとの間の電気抵抗を小さくすることができる。
しかも、第１捲回部４４のうち集電接合部４５ｄに対し軸芯１４５の径方向外側に位置する部位（捲回溶接部４４ｂ）を重ね合わせているので、第１電極板１０と集電部１４５ｂとの間の集電経路を短くでき、且つ、集電経路を増大（第１捲回部４４の捲回数５０にまで増大）させることができる。これにより、第１電極板１０と集電部１４５ｂとの間の電気抵抗をより一層小さくすることができる。

また、本実施例２の電池１００でも、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）に比べて、第１電極板１０と集電部１４５ｂとの間の電気的接続にリード線を使用しない分、部品点数を削減できる。さらに、本実施例２の電池１００でも、軸芯１４５が集電部１４５ｂを含んでいる（集電部１４５ｂを軸芯１４５の一部としている）ので、従来の電池（例えば、特許文献１の電池）のように、軸芯と集電部（集電板）とを別部品とする場合に比べて、部品点数を削減できる。

さらに、本実施例２の電池１００でも、集電接合部４５ｄを平坦形状としている。このため、捲回溶接部４４ｂを重ね合わせて集電接合部４５ｄに溶接する際、両者（捲回溶接部４４ｂと集電接合部４５ｄ）を適切に溶接（接合）することができる。具体的には、超音波溶接により、捲回溶接部４４ｂを集電接合部４５ｄに溶接する際、アンビル８２の押圧部８２ｂと超音波ホーン８１の押圧部８１ｂによって、円弧状の集電接合部と捲回溶接部とを圧接する場合よりも、平坦形状の集電接合部４５ｄと捲回溶接部４４ｂとを圧接する場合のほうが、両者を適切に（十分に）圧接できるので、両者を適切に（十分に）溶接することができる。

以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

１，１００電池
１０第１電極板
１３第１活物質未塗工部
２０第２電極板
２３第２活物質未塗工部
３０セパレータ
４０捲回電極体
４２発電部
４４第１捲回部
４５，１４５軸芯
４５ｂ，１４５ｂ集電部
４５ｄ集電接合部
４５ｈ貫通孔
４５ｊ，１４５ｊ軸孔
４５ｔ，１４５ｔ突出部
４６第２捲回部
６１ケース本体
６２蓋部材
６２ｂ挿入孔
６３安全弁
１４５ｈ切り欠き部

Claims

軸線方向に延びる軸孔を有する円筒形状の軸芯と、
第１電極板、第２電極板、及びセパレータを上記軸芯の外周に捲回してなる捲回電極体であって、
上記軸線方向について上記捲回電極体の先端部をなし、上記第１電極板の第１活物質未塗工部が捲回されてなる第１捲回部、
上記軸線方向について上記捲回電極体の後端部をなし、上記第２電極板の第２活物質未塗工部が捲回されてなる第２捲回部、及び、
上記軸線方向について上記第１捲回部と上記第２捲回部との間に位置し、上記第１電極板と上記第２電極板と上記セパレータとが捲回されてなる発電部、を有する
捲回電極体と、を備える
電池であって、
上記軸芯は、金属製の集電部であって、上記第１捲回部または上記第２捲回部と接合する集電接合部を含む集電部を有し、
上記第１捲回部または上記第２捲回部のうち上記集電接合部に対し上記軸芯の径方向外側に位置する部位を重ね合わせて、上記集電接合部に溶接してなる
電池。
請求項１に記載の電池であって、
前記集電接合部は、平坦形状である
電池。
請求項１または請求項２に記載の電池であって、
前記捲回電極体を収容する有底筒状のケース本体と、
上記ケース本体の開口を塞ぐ蓋部材であって、上記捲回電極体が捲回されてなる前記軸芯のうち上記捲回電極体から軸線方向先端側に突出する突出部が挿入される挿入孔を有する蓋部材と、
上記突出部の先端側開口を閉塞する安全弁であって、上記電池の内圧が所定の開弁圧に達した場合に開弁して、上記電池内において上記軸芯の前記軸孔内に導入されたガスを、上記軸孔を通じて当該安全弁から電池外部に排出する安全弁と、を備え、
上記軸芯の上記突出部は、上記蓋部材よりも上記軸線方向後端側の位置で当該突出部をなす壁部を貫通する貫通孔、または、自身の先端から上記蓋部材よりも上記軸線方向後端側の位置まで当該突出部をなす壁部を切り欠いた切り欠き部を有する
電池。